CN113967463A - 一种用于二噁英检测的碳硅微球及其制备方法 - Google Patents

一种用于二噁英检测的碳硅微球及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113967463A
CN113967463A CN202111037934.9A CN202111037934A CN113967463A CN 113967463 A CN113967463 A CN 113967463A CN 202111037934 A CN202111037934 A CN 202111037934A CN 113967463 A CN113967463 A CN 113967463A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon
microspheres
silica gel
temperature
precursor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111037934.9A
Other languages
English (en)
Inventor
陈善良
徐绍亮
李顺
邓伟
张永平
刘勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Yina New Material Technology Co ltd
Foshan Southern China Institute For New Materials
Original Assignee
Guangdong Yina New Material Technology Co ltd
Foshan Southern China Institute For New Materials
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Yina New Material Technology Co ltd, Foshan Southern China Institute For New Materials filed Critical Guangdong Yina New Material Technology Co ltd
Priority to CN202111037934.9A priority Critical patent/CN113967463A/zh
Publication of CN113967463A publication Critical patent/CN113967463A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/103—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate comprising silica
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28004—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28016—Particle form
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B01J20/28061—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being in the range 100-500 m2/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B01J20/28064—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being in the range 500-1000 m2/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/312—Preparation
    • C01B32/318—Preparation characterised by the starting materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/312—Preparation
    • C01B32/336—Preparation characterised by gaseous activating agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/021—Preparation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种应用于二噁英检测的碳硅微球的制备方法，其包括以下步骤：将多孔硅胶微球加入碳源溶液，混匀后得到混合物；所述混合物通过水热反应得到前驱体；将所述前驱体干燥；将干燥后的前驱体在惰性气氛下碳化，然后活化得到碳硅微球，其中，水热反应的温度为160‑220℃，反应时间为2‑6h。实施本发明，可以得到形态完整的碳硅微球，其粒径均一、比表面积大，并且对二噁英的回收率高于80%。符合现阶段二噁英检测时对净化材料要求。

Description

一种用于二噁英检测的碳硅微球及其制备方法
技术领域
本发明涉及介孔微球制造技术领域，尤其涉及一种用于二噁英检测的碳硅微球及其制备方法。
背景技术
二噁英是指多氯代二苯并-对-二噁英（PCDDs）和多氯代二苯并呋喃（PCDFs）组成的一类化合物，包括210种化合物，它不仅具有致癌性，还具有生殖毒性、内分泌毒性和免疫抑制作用，有世纪之毒之称。所以在相应的工业生产、废弃物处理和工业品使用过程中，有必要对相应的废气、废水以及有接触的土壤进行二噁英的监测，这样才能有效的控制二噁英的污染。
一般对于环境样品中的二噁英检测主要分为五个阶段：样品提取、净化、富集、浓缩、上机。其中，净化部分采用商品化的活性碳柱、硅胶柱、氧化铝柱，但目前商品化的活性炭或者多孔硅胶对二噁英的回收率普遍较低，尤其对2,3,7,8-TCDDs的回收率更低，会严重干扰检测结果，很难满足二噁英的检测需求。
因此，需要一种用于二噁英检测的碳硅微球及其制备方法，在确保二噁英的回收率同时，优化生产流程，降低生产成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种用于二噁英检测的碳硅微球的制备方法，制备得到的碳硅微球比表面积大，对二噁英的回收率高达80%以上；且该方法流程简单，生产成本低。
本发明还要解决的技术问题在于，提供一种碳硅微球。
为了解决上述问题，本发明提供了一种用于二噁英检测的碳硅微球的制备方法，包括以下步骤：
（1）将多孔硅胶微球加入碳源溶液，混匀后得到混合物；
（2）所述混合物通过水热反应得到前驱体；
（3）将所述前驱体干燥；
（4）将干燥后的前驱体在惰性气氛下碳化，然后活化得到碳硅微球；
其中，水热反应的温度为160-220℃，反应时间为2-6h；
作为上述技术方案的改进，所述碳源溶液的浓度为1.5wt%-17wt%。
作为上述技术方案的改进，碳源与多孔硅胶微球的重量比为（3-9）：（11-17）。
作为上述技术方案的改进，所述碳源为糠醇、聚乙烯醇、聚乙二醇、葡萄糖、聚乙烯吡咯烷酮、尿素中的一种或几种。
作为上述技术方案的改进，所述多孔硅胶微球的粒径为60-200μm，比表面积为100-1000m2/g。
作为上述技术方案的改进，步骤（4）中，将前驱体在氩气或氮气气氛中碳化，碳化温度为750-950℃，碳化时间为1-6h；
其中，当温度为50-500℃时，升温速率为10-15℃/min，当温度为500-950℃，升温速率为6-10℃/min。
作为上述技术方案的改进，步骤（4）中，活化温度为750-950℃，升温速率为5-10℃/min，活化时间为1-6h；
其中，活化方式为二氧化碳活化或水蒸气活化。
相应的，本发明还提供了一种碳硅微球，其由上述制备方法制备而得；
所述碳硅微球的粒径为60-200 μm，比表面积100-1000 m2/g，孔径为2-9nm。
实施本发明，具有以下有益效果：
本发明碳硅微球的制备方法，以多孔硅胶为载体负载碳源溶液，通过水热反应一次碳化，焙烧二次碳化，活化的工艺制备得到了活性炭分散均匀、活性炭膜层厚度均匀、孔径为2-9nm的碳硅微球，该碳硅微球对二噁英的回收率高达80%以上；另一方面，该制备方法使用的原料普通易得成本低，且制备方法简单实用于大规模生成使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明一种碳硅微球的制备方法的流程图；
图2是本发明一种碳硅微球的制备方法的碳硅微球电镜扫描图；
图3是本发明实施例1中碳硅微球的氮气吸附曲线图；
图4是本发明实施例1中碳硅微球的孔径分布图；
图5是本发明实施例1中碳硅微球的红外光谱图；
图6是本发明实施例1中碳硅微球的XPS图；
图7是本发明实施例1中碳硅微球的碳含量表征结果图；
图8是本发明实施例1中碳硅微球的二噁英回收率图；
图9是本发明实施例2中碳硅微球的氮气吸附曲线图；
图10是本发明实施例2中碳硅微球的孔径分布图；
图11是本发明实施例2中碳硅微球的二噁英回收效率图；
图12是本发明实施例3中碳硅微球的二噁英回收效率图；
图13是本发明对比例1中碳硅微球的二噁英回收效率图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本发明还提供了一种碳硅微球的制备方法，包括以下步骤：
S1将多孔硅胶微球加入碳源溶液，混匀后得到混合物；
具体的，S1包括：
将碳源分散于水中，得到碳源溶液；往碳源溶液加入多孔硅胶微球，混合均匀后得到混合物。
在本发明的一个实施例之中，在碳源溶液与硅胶微球混合的过程中，进行超声处理，以使碳源更加均匀地负载在硅胶微球上。
具体的，所述碳源溶液的碳源为糠醇、聚乙烯醇、聚乙二醇、葡萄糖、聚乙烯吡咯烷酮、尿素中的一种或几种。
碳源溶液的浓度1.5wt%-17wt%，若其浓度＜1.5wt%，则多孔硅胶负载量过小，硅胶微球表面、孔道内难以形成活性炭膜层；若其浓度＞17wt%，碳源溶液粘度过高，碳源溶液容易在硅胶微球表面形成水膜，难以渗透进入硅胶微球内部。示例性的，碳源溶液的浓度为2wt%、4wt%、8wt%、16wt%，但不限于此。示例性的，碳源为糠醇、聚乙烯醇、聚乙二醇、葡萄糖、聚乙烯吡咯烷酮、尿素，但不限于此。多孔硅胶微球选用粒径为60-200μm，示例性的，多孔硅胶微球粒径为60μm、100μm、140μm、180μm，在这里不作限制。
优选的，多孔硅胶微球的比表面积为100-1000m2/g，示例性的，比表面积为200m2/g、400m2/g、600m2/g、800m2/g，但不限于此。
需要说明的是，选择这类多孔硅胶微球作为负载体，是由于多孔硅胶本身就是球形多孔结构，当多孔硅胶微球浸泡在碳源溶液混合均匀后，硅胶微球的表面以及内部的孔隙，会均匀涂覆上碳源溶液；以此将该多孔硅胶微球作为载体负载活性炭，制作出来的碳硅微球的粒径大小和比表面积大小将由选择多孔硅胶微球决定。
进一步的，碳源与多孔硅胶微球重量的比值为（3-11）：（9-17）。示例性的，碳源与多孔硅胶微球重量的比值为1：4、1：3、1：1.5、1：1，但不限于此。
S2所述混合物通过水热反应得到前驱体；
具体的，将混合物转移至水热反应釜，进行水热反应；反应结束后进行过滤得到前驱体。水热反应过程中碳源可预碳化。通过水热反应预碳化，可使碳源溶液能够在多孔硅胶微球上形成结构稳定，厚度均匀的活性炭层膜。
其中，水热反应的温度为160-220℃，反应时间为2-6h。当反应温度低于160℃或反应时间小于2h时，碳源无法充分在多孔硅胶微球的表面上形成活性炭膜，但温度高于220℃或反应时间大于6h时，多孔硅胶微球上形成的活性炭过厚，同时碳源溶液也会形成炭微球，增加前驱体中的碳微球含量。示例性的，水热反应的温度为160℃、180℃、200℃、220℃，水热反应的时间为2h、3h、4h、5h、6h，但不限于此。
S3将所述前驱体进干燥；
具体的，S3包括：
将前驱体置于60-80℃的环境，进行真空干燥或鼓风干燥，干燥时间为1-6h。示例性的，干燥温度为60、70、80℃，但不限于此。
S4将干燥后的前驱体在惰性气氛下进行碳化，然后进行活化得到碳硅微球。
具体的，惰性气氛为氮气气氛或氩气气氛，但不限于此。氮气、氩气的纯度为99.9%-99.999%。
具体的，碳化过程中碳化温度为750-950℃，保温1-6h（碳化时间）。示例性的，碳化温度为800℃、850℃、900℃、950℃，保温时间为2h、3h、4h、5h、6h，但不限于此。
进一步的，升温过程中，当温度为50-500℃时，升温速率为10-15℃/min，这是因为前驱体，已经经过水热反应进行预碳化了，已形成稳定的活性炭膜结构，前期升温速率可以较快，提高升温效率；当温度为500-950℃时，升温速率为6-10℃/min，超过500℃后，升温速率过快会影响活性炭的孔隙形成。示例性的，500-950℃时的升温速率为6、8、10℃/min，但不限于此。
示例性的，将碳化后的前驱体放置在二氧化碳气氛中活化或水蒸气活化，但不限于此。优选的，将前驱体体放置在二氧化碳的气氛下进行活化得到碳硅微球成品。
其中，二氧化碳的纯度为99.9%~99.999%，活化温度为750-950℃，升温速率为5-10℃/min，活化时间为1-6h。
参见图2，通过上述制备方法得到的碳硅微球，其粒径为60-200μm，比表面积100-1000 m2/g，孔径为2-9nm，其对二噁英的回收率高于80%。
下面以具体实施例对本发明进行说明：
实施例1
将5.0g糠醇溶于35.0mL超纯水中，混合均匀后，向其中加入4.5g多孔硅胶微球（60-200μm），分别搅拌、超声10分钟后，将悬浮液转移至100mL高温反应釜中，在180℃条件下保温3小时后，让其自然冷却至室温得到前驱体，倒至烧杯中，随后将所得的前驱体于80℃鼓风干燥箱中干燥6小时。将干燥后的前驱体在氩气的保护下升温，当温度在50-500℃的升温速率控制在13℃/min，当温度在500-800℃的升温速率为8℃/min，至800℃时保温3小时（碳化时间），随后，所得的多孔硅胶负载活性炭微球在900℃条件下使用二氧化碳活化3小时。通过扫描电镜表征发现微球的粒径为60-200μm，水热过程没有改变硅胶的形貌，氮气吸附法测定的比表面积为715m2/g，孔径主要5nm（参见图3-4所示），红外光谱（参见图5）和XPS（参见图6）表征结果表明合成的样品为硅胶与碳的复合材料，没有其他杂质存在，TG表征结果表明样品中碳含量为3.9wt%（参见图7）。此外，采用高分辨磁质谱联用仪对样品的二噁英回收率进行了测试，结果表明，其对二噁英的回收率高于80%（参见图8），其中对2, 3,7, 8-TCDD的回收率为84%。
实施例2
将0.5g葡萄糖和3g尿素溶于50mL超纯水中，待溶解均匀后，加入4g硅胶（粒径为60-200μm），分别搅拌、超声10min后，将悬浮液转移至100mL反应釜中，在200℃条件下保温4小时后，让其自然冷却至室温，过滤后将所得前驱体于80℃鼓风干燥箱中干燥6小时。将干燥后的前驱体在氩气的保护下升温，50-500℃的升温速率控制在13℃/min，500-800℃的升温速率为13℃/min，至800℃时保温3小时（碳化时间），随后，将所得到的多孔硅胶负载活性炭微球在900℃条件下使用二氧化碳活化3小时。通过扫描电镜表征发现微球的粒径为60-200μm，水热过程没有改变硅胶的形貌，碳含量为3.3%，氮气吸附法测定的比表面积为679m2/g，孔径主要为4.9nm（参见图9-10）。此外，采用高分辨磁质谱联用仪对样品的二噁英回收率进行了测试，结果表明，其对二噁英的回收率高于80%（参见图11），其中对2, 3, 7,8-TCDD的回收率为81%。
实施例3
将0.45g聚乙烯吡咯烷酮溶于49.6mL去超纯水中，待溶解均匀后，向其中加入0.45g硅胶（粒径为60-200μm），分别搅拌、超声10分钟后，将悬浮液转移至100mL反应釜中，在190℃条件下水热反应4小时后，让其自然冷却至室温，将所得到的前驱体于80℃条件下鼓风干燥箱中干燥6小时。将干燥后的前驱体在氩气的保护下升温，50-500℃的升温速率控制在13℃/min，500-800℃的升温速率为6℃/min，至800℃时保温3小时（碳化时间），随后，所得的多孔硅胶负载活性炭微球在900℃条件下使用二氧化碳活化3小时。通过扫描电镜表征发现微球的粒径为60-200μm，水热过程没有改变硅胶的形貌，碳含量为0.3wt%，氮气吸附法测定的比表面积为644m2/g。此外，采用高分辨磁质谱联用仪对样品的二噁英回收率进行了测试，结果表明，其对二噁英的回收率高于80%，其中对2, 3, 7, 8-TCDD的回收率为80%（如图12所示）。
实施例4
将6g葡萄糖溶于18mL去离子水中，待溶解均匀后，向其中加入18g多孔硅胶（粒径为60-200μm），分别搅拌、超声10分钟后，将悬浮液转移至100mL反应釜中，在200℃条件下水热反应3小时后，让其自然冷却至室温，过滤后将所得前驱体于80℃鼓风干燥箱中干燥6小时。将干燥后的前驱体在氩气的保护下升温，50-500℃的升温速率控制在13℃/min，500-800℃的升温速率为6℃/min，至800℃时保温3小时（碳化时间），随后，所得的多孔硅胶负载活性炭微球在900℃条件下使用水蒸气活化3小时，其中由喷雾器喷雾超纯水产生小液滴，再通过载气氩气将小液滴带入高温炉中，形成水蒸气，与碳发生反应，实现活化。通过扫描电镜表征发现微球的粒径为60-200μm，水热过程没有改变硅胶的形貌，碳含量为4.8wt%，氮气吸附法测定的比表面积为678m2/g。此外，采用高分辨磁质谱联用仪对样品的二噁英回收率进行了测试，结果表明，其对二噁英的回收率高于80%，其中对2, 3, 7, 8-TCDD的回收率为81%。
实施例5
将3g聚乙二醇（PEG-400）和1.5g葡萄糖溶于45.5mL去离子水中，待溶解均匀后，向其中加入18g多孔硅胶（粒径为60-200μm），分别搅拌、超声10分钟后，将悬浮液转移至100mL反应釜中，在110℃条件下水热反应3小时后，让其自然冷却至室温，过滤后将所得前驱体于80℃鼓风干燥箱中干燥6小时。将干燥后的前驱体在氩气的保护下升温，50-500℃的升温速率控制在13℃/min，500-800℃的升温速率为6℃/min，至800℃时保温3小时（碳化时间），随后，所得的多孔硅胶负载活性炭微球在900℃条件下使用水蒸气活化3小时，其中由喷雾器喷雾超纯水产生小液滴，再通过载气氩气将小液滴带入高温炉中，形成水蒸气，与碳发生反应，实现活化。通过扫描电镜表征发现微球的粒径为60-200μm，水热过程没有改变硅胶的形貌，碳含量为2.6wt%，氮气吸附法测定的比表面积为692m2/g。此外，采用高分辨磁质谱联用仪对样品的二噁英回收率进行了测试，结果表明，其对二噁英的回收率高于80%，其中对2,3, 7, 8-TCDD的回收率为80%。
实施例6
将3g聚乙二醇（PEG-400）和1.5g葡萄糖溶于45.5mL去离子水中，待溶解均匀后，向其中加入18g多孔硅胶（粒径为60-200μm），分别搅拌、超声10分钟后，将悬浮液转移至100mL反应釜中，在250℃条件下水热反应3小时后，让其自然冷却至室温，过滤后将所得前驱体于80℃鼓风干燥箱中干燥6小时。将干燥后的前驱体在氩气的保护下升温，50-500℃的升温速率控制在13℃/min，500-800℃的升温速率为6℃/min，至800℃时保温3小时（碳化时间），随后，所得的多孔硅胶负载活性炭微球在900℃条件下使用水蒸气活化3小时，其中由喷雾器喷雾超纯水产生小液滴，再通过载气氩气将小液滴带入高温炉中，形成水蒸气，与碳发生反应，实现活化。通过扫描电镜表征发现微球的粒径为60-200μm，水热过程没有改变硅胶的形貌，碳含量为3.6wt%，氮气吸附法测定的比表面积为673m2/g。此外，采用高分辨磁质谱联用仪对样品的二噁英回收率进行了测试，结果表明，其对二噁英的回收率为80%，其中对2, 3,7, 8-TCDD的回收率为81%。
对比例1
将5.0g糠醇溶于35.0mL超纯水中，混合均匀后，向其中加入4.5g多孔硅胶微球（60-200μm），分别搅拌、超声10分钟后，随后将所得的混合物干燥，接着在氩气的保护下升温，50-500℃的升温速率控制在13℃/min，500-800℃的升温速率为8℃/min，至800℃时保温3小时（碳化时间），随后，所得的多孔硅胶负载活性炭微球在900℃条件下使用二氧化碳活化3小时。通过扫描电镜表征发现微球的粒径为60-200μm。此外，采用高分辨磁质谱联用仪对样品的二噁英回收率进行了测试，结果表明，其对2, 3, 7, 8-TCDD的回收率为56%（如图13所示）。
另外，以上对本发明实施例所提供的碳硅微球的制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种用于二噁英检测的碳硅微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将多孔硅胶微球加入碳源溶液，混匀后得到混合物；
（2）所述混合物通过水热反应得到前驱体；
（3）将所述前驱体干燥；
（4）将干燥后的前驱体在惰性气氛下碳化，然后活化得到碳硅微球；
其中，水热反应的温度为160-220℃，反应时间为2-6h。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源溶液的浓度为1.5wt%-17wt%。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，碳源与多孔硅胶微球的重量比为（3-9）：（11-17）。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源为糠醇、聚乙烯醇、聚乙二醇、葡萄糖、聚乙烯吡咯烷酮、尿素中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多孔硅胶微球的粒径为60-200μm，比表面积为100-1000m2/g。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，将前驱体在氩气或氮气气氛中碳化，碳化温度为750-950℃，碳化时间为1-6h；
其中，当温度为50-500℃时，升温速率为10-15℃/min，当温度为500-950℃时，升温速率为6-10℃/min。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，活化温度为750-950℃，升温速率为5-10℃/min，活化时间为1-6h；
其中，活化方式为二氧化碳活化或水蒸气活化。
8.一种碳硅微球，其特征在于，其由如权利要求1~8任一项所述的制备方法制备而得；
所述碳硅微球的粒径为60-200 μm，比表面积100-1000 m2/g，孔径为2-9nm。
9.如权利要求8所述的碳硅微球，其特征在于，所述碳硅微球对二噁英的回收率为80-100%，所述二噁英包括：1234-TCDD、2378-TCDD、12378-PeCDD、123478-HxCDD、123678-HxCDD、123789-HxCDD、1234678-HpCDD、OCDD、2378-TCDF、12378-PeCDF、23478-PeCDF、123478-HxCDF、123678-HxCDF、123789-HxCDF、234678-HxCDF、1234678-HpCDF、1234789-HpCDF。
CN202111037934.9A 2021-09-06 2021-09-06 一种用于二噁英检测的碳硅微球及其制备方法 Pending CN113967463A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111037934.9A CN113967463A (zh) 2021-09-06 2021-09-06 一种用于二噁英检测的碳硅微球及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111037934.9A CN113967463A (zh) 2021-09-06 2021-09-06 一种用于二噁英检测的碳硅微球及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113967463A true CN113967463A (zh) 2022-01-25

Family

ID=79586400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111037934.9A Pending CN113967463A (zh) 2021-09-06 2021-09-06 一种用于二噁英检测的碳硅微球及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113967463A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115090000A (zh) * 2022-08-29 2022-09-23 佛山(华南)新材料研究院 一种二噁英的净化分离方法
CN115212841A (zh) * 2022-06-30 2022-10-21 佛山(华南)新材料研究院 一种二噁英净化富集材料及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110813266A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 中国科学院大连化学物理研究所 一种石墨化碳色谱固定相及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110813266A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 中国科学院大连化学物理研究所 一种石墨化碳色谱固定相及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
生态环境部等: "《土壤环境监测分析方法》", 中国环境出版集团, pages: 535 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115212841A (zh) * 2022-06-30 2022-10-21 佛山(华南)新材料研究院 一种二噁英净化富集材料及其制备方法
CN115212841B (zh) * 2022-06-30 2023-10-20 佛山(华南)新材料研究院 一种二噁英净化富集材料及其制备方法
CN115090000A (zh) * 2022-08-29 2022-09-23 佛山(华南)新材料研究院 一种二噁英的净化分离方法
CN115090000B (zh) * 2022-08-29 2022-12-02 佛山(华南)新材料研究院 一种二噁英的净化分离方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113967463A (zh) 一种用于二噁英检测的碳硅微球及其制备方法
US6998104B2 (en) Synthesis of mesoporous zeolite
CN102442665B (zh) 一种热处理活性炭及其制备方法
CN111573650B (zh) 一种制备高比表面积介孔碳粉末的方法
CN112337432B (zh) 一种过渡金属掺杂的碳微球及其制备方法与应用
CN111762770A (zh) 一种含氧官能团功能化的多孔碳球的制备方法
CN110314685B (zh) 一种用于甲苯低温催化氧化的核壳结构催化剂制备方法
CN110950421A (zh) 一种高比表面积的MgO微米球及其制备方法和应用
CN105903458A (zh) 一种钙基吸附剂的制备方法及应用
CN111250033B (zh) 一种金属氧化物多孔微纳分级结构修饰的蜂巢石及其制备方法和应用
CN116510688A (zh) 一种氮掺杂高微孔碳材料及其制备方法和应用
CN111001433A (zh) 负载钯铜合金纳米颗粒的介孔沸石及其制备方法及应用
CN114452966B (zh) 一种大孔氧化铝的制备方法
CN111939872B (zh) 一种活化汉麻碳吸附剂的制备方法及应用
KR102335494B1 (ko) 유해물질 제거를 위한 금속함유 활성탄소섬유 및 그 제조방법
CN114733494A (zh) 一种铯离子吸附剂及其制备方法和应用
CN111822057B (zh) 一种球形氧化铝载体的制备方法
CN113171758A (zh) 二氧化碳吸附剂及其制备方法、使用方法
CN115069277B (zh) 一种用于VOCs中硅氧烷低温脱除的催化剂及其制备方法
CN107640756B (zh) 多介孔疏水碳气凝胶材料及其制备方法
CN114044519B (zh) 一种还原剂可控制备多孔硅材料的方法
CN114426299B (zh) 一种大孔氧化铝材料的制备方法
CN113398957B (zh) 一种AgCl立方/多孔碳纳米管复合材料及其制备方法
CN117899816A (zh) 一种高效吸附水中全氟化合物的多孔生物炭的制备方法及其应用
CN109012738B (zh) 一种制备钒铋氧化物分子筛的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination